Micro-ordinateurs de poche : du gadget à l'irremplaçable [Handheld computers: the gadget that became an invaluable tool]

Les ordinateurs de poche ont le potentiel de devenir un outil de travail indispensable pour le médecin praticien. De part une facilité d'utilisation toujours plus grande, un format ultra-portable, une grande capacité de stockage de l'information et de synchronisation à de multiples bases de données, ils permettent l'accès en tout temps et littéralement au lit du malade à une gamme complète de ressources médicales. Cet article se veut une lllustration des différentes possibilités d'utilisation de ces nouveaux outils, au travers de situations cliniques banales rencontrées par tout praticien.

Bone mineral density (BMD), micro-architecture estimation (TBS) and vertebral fracture assessment (VFA) extracted from a single DXA device in combination with clinical risk factors improve significantly the identification of women at high risk of fracture.

Osteoporosis (OP) is a systemic skeletal disease characterized by a low bone mineral density (BMD) and a micro-architectural (MA) deterioration. Clinical risk factors (CRF) are often used as a MA approximation. MA is yet evaluable in daily practice by the trabecular bone score (TBS) measure. TBS is very simple to obtain, by reanalyzing a lumbar DXA-scan. TBS has proven to have diagnosis and prognosis values, partially independent of CRF and BMD. The aim of the OsteoLaus cohort is to combine in daily practice the CRF and the information given by DXA (BMD, TBS and vertebral fracture assessment (VFA)) to better identify women at high fracture risk. The OsteoLaus cohort (1400 women 50 to 80 years living in Lausanne, Switzerland) started in 2010. This study is derived from the cohort COLAUS who started in Lausanne in 2003. The main goal of COLAUS is to obtain information on the epidemiology and genetic determinants of cardiovascular risk in 6700 men and women. CRF for OP, bone ultrasound of the heel, lumbar spine and hip BMD, VFA by DXA and MA evaluation by TBS are recorded in OsteoLaus. Preliminary results are reported. We included 631 women: mean age 67.4 ± 6.7 years, BMI 26.1 ± 4.6, mean lumbar spine BMD 0.943 ± 0.168 (T-score − 1.4 SD), and TBS 1.271 ± 0.103. As expected, correlation between BMD and site matched TBS is low (r2 = 0.16). Prevalence of VFx grade 2/3, major OP Fx and all OP Fx is 8.4%, 17.0% and 26.0% respectively. Age- and BMI-adjusted ORs (per SD decrease) are 1.8 (1.2-2.5), 1.6 (1.2-2.1), and 1.3 (1.1-1.6) for BMD for the different categories of fractures and 2.0 (1.4-3.0), 1.9 (1.4-2.5), and 1.4 (1.1-1.7) for TBS respectively. Only 32 to 37% of women with OP Fx have a BMD < − 2.5 SD or a TBS < 1.200. If we combine a BMD < − 2.5 SD or a TBS < 1.200, 54 to 60% of women with an osteoporotic Fx are identified. As in the already published studies, these preliminary results confirm the partial independence between BMD and TBS. More importantly, a combination of TBS subsequent to BMD increases significantly the identification of women with prevalent OP Fx which would have been misclassified by BMD alone. For the first time we are able to have complementary information about fracture (VFA), density (BMD), micro- and macro architecture (TBS and HAS) from a simple, low ionizing radiation and cheap device: DXA. Such complementary information is very useful for the patient in the daily practice and moreover will likely have an impact on cost effectiveness analysis.

Evaluating spine micro-architectural texture (via TBS) discriminates major osteoporotic fractures from controls both as well as and independent of site matched BMD: the Eastern European TBS study.

The aim of the study was to assess the clinical performance of the model combining areal bone mineral density (aBMD) at spine and microarchitecural texture (TBS) for the detection of the osteoporotic fracture. The Eastern European Study is a multicenter study (Serbia, Bulgaria, Romania and Ukraine) evaluating the role of TBS in routine clinical practice as a complement to aBMD. All scans were acquired on Hologic Discovery and GE Prodigy densitometers in a routine clinical manner. The additional clinical values of aBMD and TBS were analyzed using a two steps classification tree approach (aBMD followed by TBS tertiles) for all type of osteoporotic fracture (All-OP Fx). Sensitivity, specificity and accuracy of fracture detection as well as the Net Reclassification Index (NRI) were calculated. This study involves 1031 women subjects aged 45 and older recruited in east European countries. Clinical centers were cross-calibrated in terms of BMD and TBS. As expected, areal BMD (aBMD) at spine and TBS were only moderately correlated (r (2) = 0.19). Prevalence rate for All-OP Fx was 26 %. Subjects with fracture have significant lower TBS and aBMD than subjects without fracture (p < 0.01). TBS remains associated with the fracture even after adjustment for age and aBMD with an OR of 1.27 [1.07-1.51]. When using aBMD T-score of -2.5 and the lowest TBS tertile thresholds, both BMD and TBS were similar in terms of sensitivity (35 vs. 39 %), specificity (78 vs. 80 %) and accuracy (64 vs. 66 %). aBMD and TBS combination, induced a significant improvement in sensitivity (+28 %) and accuracy (+17 %) compared to aBMD alone whereas a moderate improvement was observed in terms of specificity (+9 %). The overall combination gain was 36 % as expressed using the NRI. aBMD and TBS combination decrease significantly the number of subjects needed to diagnose from 7 for aBMD alone to 2. In a multi-centre Eastern European cohort, we have shown that the use of TBS in addition to the aBMD permit to reclassified correctly more than one-third of the overall subjects. Furthermore, the number of subjects needed to diagnose fell to 2 subjects. Economical studies have to be performed to evaluate the gain induced by the use of TBS for the healthcare system.

Human high-density lipoprotein particles prevent activation of the JNK pathway induced by human oxidised low-density lipoprotein particles in pancreatic beta cells.

AIMS/HYPOTHESIS: We explored the potential adverse effects of pro-atherogenic oxidised LDL-cholesterol particles on beta cell function. MATERIALS AND METHODS: Isolated human and rat islets and different insulin-secreting cell lines were incubated with human oxidised LDL with or without HDL particles. The insulin level was monitored by ELISA, real-time PCR and a rat insulin promoter construct linked to luciferase gene reporter. Cell apoptosis was determined by scoring cells displaying pycnotic nuclei. RESULTS: Prolonged incubation with human oxidised LDL particles led to a reduction in preproinsulin expression levels, whereas the insulin level was preserved in the presence of native LDL-cholesterol. The loss of insulin production occurred at the transcriptional levels and was associated with an increase in activator protein-1 transcriptional activity. The rise in activator protein-1 activity resulted from activation of c-Jun N-terminal kinases (JNK, now known as mitogen-activated protein kinase 8 [MAPK8]) due to a subsequent decrease in islet-brain 1 (IB1; now known as MAPK8 interacting protein 1) levels. Consistent with the pro-apoptotic role of the JNK pathway, oxidised LDL also induced a twofold increase in the rate of beta cell apoptosis. Treatment of the cells with JNK inhibitor peptides or HDL countered the effects mediated by oxidised LDL. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: These data provide strong evidence that oxidised LDL particles exert deleterious effects in the progression of beta cell failure in diabetes and that these effects can be countered by HDL particles.

Immunological mechanisms underlying infectious and chronic lung diseases

Le système respiratoire permet l'échange de gaz entre un organisme et son environnement. Pour fonctionner efficacement, il doit lutter contre les infections tout en maintenant une tolérance aux particules inoffensives. Les cytokines sont des petites protéines qui permettent la communication entre les différentes cellules et jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie et de l'immunité des surfaces pulmonaires. Une production altérée des cytokines sous-tend beaucoup de maladies du système pulmonaire. Ainsi, la compréhension de la biologie fondamentale des cytokines pourrait contribuer à la mise au point de nouveaux traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de deux cytokines, le TSLP (Thymic stromal lymphopoietin) et l'IL-17 (Interleukin 17) dans les réponses immunitaires bénéfiques et nuisibles en utilisant des modèles précliniques de souris des maladies pulmonaires. L'asthme est une maladie qui est caractérisée par la bronchoconstriction réversible, l'inflammation des voies respiratoires inférieures, l'hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Le type d'inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d'allergie permettent d'établir les différents types d'asthme. La TSLP est une cytokine qui est principalement exprimée à des niveaux élevés dans les poumons de patients souffrant d'asthme allergique. En conséquence, la majeure partie de la recherche sur la TSLP a mis l'accent sur le rôle joué par celle- ci dans les réponses négatives conduisant au développement de l'asthme allergique. Dans cette thèse, nous montrons que la TSLP joue aussi un rôle bénéfique dans les réponses immunitaires pulmonaires. Nous avons découvert que la TSLP atténue la grippe en augmentant les réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre le virus. Nous avons également étudié la fonction de la TSLP dans l'asthme non allergique. Contrairement à l'asthme allergique, nous avons constaté que la TSLP diminue les réponses inflammatoires dans l'asthme non allergique en réglant la production de l'IL-17, une cytokine qui favorise la maladie. Ainsi, nous démontrons les fonctions pleiotropes de la TSLP dans des contextes spécifiques de la maladie. Nos résultats ont des implications importantes pour le développement de thérapies ciblant la TSLP dans l'asthme. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes pathogéniques qui sous-tendent le développement de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie chronique le plus largement associée aux fumeurs. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible du débit d'air et la destruction de la structure des poumons. L'augmentation globale de l'incidence de la maladie encourage grandement la compréhension des mécanismes pathogéniques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons découvert que les micro-organismes trouvés dans les voies respiratoires aggravent la maladie en augmentant la production de l'IL-17. L'IL-17 est une cytokine inflammatoire qui est impliquée dans plusieurs maladies pulmonaires chroniques, dont la BPCO. Dans notre modèle animal de la maladie, nous avons neutralisé 1ÌL-17A en utilisant un anticorps spécifique et observé une reprise de la fonction pulmonaire. Dans cette étude, nous avons identifié 2 axes potentiels pour l'intervention thérapeutique contre la BPCO. Cibler les bactéries dans les voies respiratoires soit par l'utilisation d'antibiotiques ou l'utilisation de thérapies à base immunitaire qui antagonisent l'activité spécifiques de l'IL-17. Dans l'avenir, notre laboratoire va collaborer avec des cliniciens pour acquérir des échantillons humains et tester la pertinence de nos résultats dans la maladie humaine. -- L'interaction avec l'environnement extérieur est vitale pour le fonctionnement du système respiratoire. Par conséquent, ce dernier a adopté une multitude de réseaux effecteurs et régulateurs qui permettent de distinguer les particules inhalées comme «dangereuses» ou «inoffensives» et de réagir en conséquence. L'équilibre entre ces réseaux est essentielle pour lutter contre le «danger» déclenché par une infection ou des dommages, et finalement pour le retour à l'homéostasie. Le milieu de cytokine local contribue de manière significative à la mise au point de ces réponses. Ainsi, la caractérisation du rôle des cytokines dans l'état d'équilibre et la maladie a des implications claires pour les interventions thérapeutiques dans les maladies respiratoires aiguës et chroniques. Cette thèse a porté sur le rôle des cytokines, la lymphopoïétine stromale thymique (TSLP) et TIL-17A dans l'élaboration de réponses immunitaires pulmonaires. La TSLP est principalement produite par les cellules épithéliales et peut cibler une myriade de cellules immunitaires. Bien qu'elle ait été montrée être un puissant inducteur des réponses de type Th2, son rôle dans d'autres contextes inflammatoires est relativement inexploré. Dans le premier projet de cette thèse, nous avons découvert une nouvelle fonction de la TSLP dans l'immunité antivirale contre la grippe, une infection virale. Nous avons constaté que la TSLP a réglementé la réponse neutrophile au début de l'infection, en amplifiant l'immunité adaptative spécifique du virus. Mécaniquement, la TSLP a augmenté l'expression de l'IL-15 et du CD70 sur les cellules dendritiques recrutées dans les poumons suite à l'infection et a renforcé leur capacité de stimuler localement les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus. En outre, nous avons étudié la TSLP dans le cadre de divers phénotypes de l'asthme et également démontré l'impact pléiotropique qu'elle a sur les réponses immunitaires pulmonaires. En accord avec les rapports précédents, nous avons constaté que la TSLP a exacerbé l'inflammation atopique médiée par le Th2. En revanche la TSLP a réduit les réponses de l'IL-17A et l'inflammation neutrophile subséquente dans le modèle non atopique, ainsi que l'exacerbation du modèle atopique provoqué par une infection virale. Nos résultats démontrent une dichotomie dans le rôle de la TSLP dans la pathogenèse de l'asthme et soulignent la nécessité d'envisager plusieurs phénotypes d'asthme pour une évaluation approfondie de son potentiel thérapeutique dans cette maladie. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons caractérisé les mécanismes pathogènes qui sous-tendent la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie hétérogène définie par une diminution progressive de la fonction pulmonaire. Bien que des déclencheurs environnementaux puissent aggraver la maladie, chez les personnes sensibles une maladie établie peut progresser à travers un cercle inflammatoire auto-entretenu. Nous avons cherché à définir les mécanismes sous-jacents à l'aide d'un modèle murin d'inflammation chronique, qui reproduit les caractéristiques pathologiques de la maladie humaine. Puisqu'ont été associés à la BPCO sévère des changements dans le microbiome des voies respiratoires, nous avons supposé que les signaux dérivés de certains microbes pourraient favoriser des voies inflammatoires chroniques de progression de la maladie. Nous avons observé que, en l'absence d un microbiome, la maladie s'est améliorée tel que démontré par une réduction de l'inflammation des voies respiratoires et une amélioration de la fonction pulmonaire. Cela a été lié spécifiquement à une production réduite d'IL-17A, une cytokine qui a été impliquée dans la maladie humaine. De plus la cinétique de production de 1IL- 17A dépendant du microbiote est corrélé à la sévérité de la maladie. Sur la base de ces données, la neutralisation de l'IL-17A a également eu un effet bénéfique sur l'évolution de la maladie. Le rôle significatif de 1TL-17A dans l'aggravation de la maladie a été couplé à sa capacité à engager un dialogue entre les voies inflammatoires innées et adaptatives. Il a influencé le recrutement et le phénotype des neutrophiles et des macrophages, ce qui a eu un impact direct et indirect sur la formation et la fonction des tissus lymphoïdes tertiaires associée à des stades sévères de la maladie. -- The interaction with the external environment is vital for the functioning of the respiratory system. Consequently, it has adopted a multitude of effector and regulatory networks that enable it to distinguish inhaled particles as 'dangerous' or 'innocuous' and respond accordingly. The balance between these networks is crucial to counteract the 'danger' triggered by infection or damage, and ultimately return to homeostasis. The local cytokine milieu contributes significantly to the fine- tuning of these responses. Thus, characterizing the role of cytokines in steady state and disease has clear implications for therapeutic interventions in acute and chronic respiratory disorders. This thesis focused on the role of the cytokines, thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and IL-17A in shaping pulmonary immune responses. TSLP is primarily produced by barrier epithelial cells and can target a myriad of immune cells. Although it has been shown to be potent inducer of Th2 type responses, its role in other inflammatory settings is relatively unexplored. In the first project of this thesis, we discovered a novel function of TSLP in antiviral immunity to Influenza A infection. We found that while TSLP regulated the early neutrophilic response to infection, it amplified virus specific adaptive immunity. Mechanistically, TSLP enhanced the expression of IL-15 and CD70 on the lung recruited inflammatory dendritic cells and strengthened their ability to stimulate virus specific CD8+ T cell responses locally. In addition we investigated TSLP in the context of diverse asthma phenotypes and further demonstrated the pleiotropic impact it has on pulmonary immune responses. In concurrence with previous reports we found that TSLP exacerbated Th2 mediated atopic inflammation. In contrast TSLP curtailed IL-17A responses and subsequent neutrophilic inflammation in the non-atopic model as well as virus induced exacerbation of the atopic model. Our findings demonstrate a dichotomy in the role of TSLP in asthma pathogenesis and emphasize the need to consider multiple asthma phenotypes for a thorough evaluation of its therapeutic potential in this disease. In the next part of this thesis we characterized the pathogenic mechanisms underlying chronic obstructive pulmonary disease. COPD is a heterogeneous disease defined by a progressive decline in lung function. Although environmental triggers exacerbate the disease, in susceptible individuals the established disease can progress through a self-sustained inflammatory circle. We sought to delineate the underlying mechanisms by using a murine model of chronic inflammation, which reproduced key pathological features of the human disease. As changes in the airway microbiome have been linked to severe COPD, we speculated that microbial derived signals could facilitate the establishment of chronic inflammatory pathways that favour disease progression. We found that the absence of a microbiota ameliorated disease, exhibited by a reduction in airway inflammation and an improvement in lung function. This was linked specifically to an impaired production of IL-17A, a cytokine that has been implicated in human disease. Moreover the kinetics of microbiota-dependent IL-17A production correlated with the disease severity. Based on these data targeted neutralization of IL-17A also had a beneficiai effect on the disease outcome. The prominent role played by IL-I7A in driving the disease was coupled to its ability in engaging and mediating cross talk between pathogenic innate and adaptive immune pathways. It influenced the recruitment and phenotype of neutrophils and macrophages, as well as impacted upon the formation and function of tertiary lymphoid tissue associated with severe disease. Thus, temporal and spatial changes in cytokine production, their cellular targets and interaction with the local milieu determine the balance between immunity and pathology in the lung. Collectively our findings provide novel mechanistic insights in the complex role played by cytokines in orchestrating pulmonary immune responses and have clear implications for human disease.

Deposition rates of sidestream tobacco smoke particles in an experimental chamber

The natural dissipation rates of sidestream smoke (SS) particles dispersed in a chamber were studied from the standpoint of a static atmosphere and were expressed as half-lives of residence in the air. The half-lives for particles less than 0.3 micron, 0.3-0.5 micron and 0.5-1 micron were found to be 25.5, 12.8 and 4.9 h, respectively. Total particulate matter (TPM) decreases by half after 6.2 h. Other data on diluted SS in the indoor air were also reported.

The micro-architecture estimation by TBS discriminate women with and without osteoporotic fracture independently of age, BMI and BMD: The Osteo-Mobile Vaud cohort study.

Introduction: « Osteo-Mobile Vaud » is a mobile osteoporosis (OP) screening program. The women > 60 years living in the region Vaud will be offered OP screening with new equipment installed in a bus. The main goal is to evaluate the fracture risk with the combination of clinical risk factors (CRF) and informations extracted by a single DXA: bone mineral density (BMD), vertebral fracture assessment (VFA), and micro-architecture (MA) evaluation. MA is yet evaluable in daily practice by the Trabecular Bone Score (TBS) measure. TBS is a novel grey-level texture measurement reflecting bone MA based on the use of experimental variograms of 2D projection images. TBS is very simple to obtain, by reanalyzing a lumbar DXA-scan. TBS has proven to have diagnosis and prognosis value, partially independent of CRF and BMD. A 55-years follow- up is planned. Method: The Osteo-Mobile Vaud cohort (1500 women, > 60 years, living in the region Vaud) started in July 2010. CRF for OP, lumbar spine and hip BMD, VFA by DXA and MA evaluation by TBS are recorded. Preliminary results are reported. Results: In July 31th, we evaluated 510 women: mean age 67 years, BMI 26 kg/m². 72 women had one or more fragility fractures, 39 had vertebral fracture (VFx) grade 2/3. TBS decreases with age (-0.005 / year, p<0.001), and with BMI (-0.011 per kg/m², p<0.001). Correlation between BMD and site matched TBS is low (r=0.4, p<0.001). For the lowest T-score BMD, odds ratio (OR, 95% CI) for VFx grade 2/3 and clinical OP Fx are 1.8 (1.1-2.9) and 2.3 (1.5-3.4). For TBS, age-, BMI- and BMD adjusted ORs (per SD decrease) for VFx grade 2/3 and clinical OP Fx are 1.9 (1.2-3.0) and 1.8 (1.2-2.7). The TBS added value was independent of lumbar spine BMD or the lowest T-score (femoral neck, total hip or lumbar spine). Conclusion: As in the already published studies, these preliminary results confirm the partial independence between BMD and TBS. More importantly, a combination of TBS and BMD may increase significantly the identification of women with prevalent OP Fx. For the first time we are able to have complementary information about fracture (VFA), density (BMD), and micro-architecture (TBS) from a simple, low ionizing radiation and cheap device: DXA. The value of such informations in a screening program will be evaluated.

The Hydrophobic interaction: modeling hydrophobic interactions and aggregation of non-polar particles in aqueous solutions

Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. L'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Récemment, l?eau liquide a été décrite comme une structure formée d?un réseau aléatoire de liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure à basse température, certaines liaisons hydrogènes sont détruites ce qui est énergétiquement défavorable. Les molécules d?eau s?arrangent alors autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l?eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise les liaisons hydrogènes. Maintenant, la dissolution des particules devient énergétiquement défavorable, et les particules se séparent de l?eau en formant des agrégats qui minimisent leur surface exposée à l?eau. Pourtant, à très haute température, les effets entropiques deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d?eau. En utilisant un modèle basé sur ces changements de structure formée par des liaisons hydrogènes j?ai pu reproduire les phénomènes principaux liés à l?hydrophobicité. J?ai trouvé une région de coexistence de deux phases entre les températures critiques inférieure et supérieure de solubilité, dans laquelle les particules hydrophobes s?agrègent. En dehors de cette région, les particules sont dissoutes dans l?eau. J?ai démontré que l?interaction hydrophobe est décrite par un modèle qui prend uniquement en compte les changements de structure de l?eau liquide en présence d?une particule hydrophobe, plutôt que les interactions directes entre les particules. Encouragée par ces résultats prometteurs, j?ai étudié des solutions aqueuses de particules hydrophobes en présence de co-solvants cosmotropiques et chaotropiques. Ce sont des substances qui stabilisent ou déstabilisent les agrégats de particules hydrophobes. La présence de ces substances peut être incluse dans le modèle en décrivant leur effet sur la structure de l?eau. J?ai pu reproduire la concentration élevée de co-solvants chaotropiques dans le voisinage immédiat de la particule, et l?effet inverse dans le cas de co-solvants cosmotropiques. Ce changement de concentration du co-solvant à proximité de particules hydrophobes est la cause principale de son effet sur la solubilité des particules hydrophobes. J?ai démontré que le modèle adapté prédit correctement les effets implicites des co-solvants sur les interactions de plusieurs corps entre les particules hydrophobes. En outre, j?ai étendu le modèle à la description de particules amphiphiles comme des lipides. J?ai trouvé la formation de différents types de micelles en fonction de la distribution des regions hydrophobes à la surface des particules. L?hydrophobicité reste également un sujet controversé en science des protéines. J?ai défini une nouvelle échelle d?hydrophobicité pour les acides aminés qui forment des protéines, basée sur leurs surfaces exposées à l?eau dans des protéines natives. Cette échelle permet une comparaison meilleure entre les expériences et les résultats théoriques. Ainsi, le modèle développé dans mon travail contribue à mieux comprendre les solutions aqueuses de particules hydrophobes. Je pense que les résultats analytiques et numériques obtenus éclaircissent en partie les processus physiques qui sont à la base de l?interaction hydrophobe.<br/><br/>Despite the importance of water in our daily lives, some of its properties remain unexplained. Indeed, the interactions of water with organic particles are investigated in research groups all over the world, but controversy still surrounds many aspects of their description. In my work I have tried to understand these interactions on a molecular level using both analytical and numerical methods. Recent investigations describe liquid water as random network formed by hydrogen bonds. The insertion of a hydrophobic particle at low temperature breaks some of the hydrogen bonds, which is energetically unfavorable. The water molecules, however, rearrange in a cage-like structure around the solute particle. Even stronger hydrogen bonds are formed between water molecules, and thus the solute particles are soluble. At higher temperatures, this strict ordering is disrupted by thermal movements, and the solution of particles becomes unfavorable. They minimize their exposed surface to water by aggregating. At even higher temperatures, entropy effects become dominant and water and solute particles mix again. Using a model based on these changes in water structure I have reproduced the essential phenomena connected to hydrophobicity. These include an upper and a lower critical solution temperature, which define temperature and density ranges in which aggregation occurs. Outside of this region the solute particles are soluble in water. Because I was able to demonstrate that the simple mixture model contains implicitly many-body interactions between the solute molecules, I feel that the study contributes to an important advance in the qualitative understanding of the hydrophobic effect. I have also studied the aggregation of hydrophobic particles in aqueous solutions in the presence of cosolvents. Here I have demonstrated that the important features of the destabilizing effect of chaotropic cosolvents on hydrophobic aggregates may be described within the same two-state model, with adaptations to focus on the ability of such substances to alter the structure of water. The relevant phenomena include a significant enhancement of the solubility of non-polar solute particles and preferential binding of chaotropic substances to solute molecules. In a similar fashion, I have analyzed the stabilizing effect of kosmotropic cosolvents in these solutions. Including the ability of kosmotropic substances to enhance the structure of liquid water, leads to reduced solubility, larger aggregation regime and the preferential exclusion of the cosolvent from the hydration shell of hydrophobic solute particles. I have further adapted the MLG model to include the solvation of amphiphilic solute particles in water, by allowing different distributions of hydrophobic regions at the molecular surface, I have found aggregation of the amphiphiles, and formation of various types of micelle as a function of the hydrophobicity pattern. I have demonstrated that certain features of micelle formation may be reproduced by the adapted model to describe alterations of water structure near different surface regions of the dissolved amphiphiles. Hydrophobicity remains a controversial quantity also in protein science. Based on the surface exposure of the 20 amino-acids in native proteins I have defined the a new hydrophobicity scale, which may lead to an improvement in the comparison of experimental data with the results from theoretical HP models. Overall, I have shown that the primary features of the hydrophobic interaction in aqueous solutions may be captured within a model which focuses on alterations in water structure around non-polar solute particles. The results obtained within this model may illuminate the processes underlying the hydrophobic interaction.<br/><br/>La vie sur notre planète a commencé dans l'eau et ne pourrait pas exister en son absence : les cellules des animaux et des plantes contiennent jusqu'à 95% d'eau. Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. En particulier, l'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Bien que l?eau soit généralement un bon solvant, un grand groupe de molécules, appelées molécules hydrophobes (du grecque "hydro"="eau" et "phobia"="peur"), n'est pas facilement soluble dans l'eau. Ces particules hydrophobes essayent d'éviter le contact avec l'eau, et forment donc un agrégat pour minimiser leur surface exposée à l'eau. Cette force entre les particules est appelée interaction hydrophobe, et les mécanismes physiques qui conduisent à ces interactions ne sont pas bien compris à l'heure actuelle. Dans mon étude j'ai décrit l'effet des particules hydrophobes sur l'eau liquide. L'objectif était d'éclaircir le mécanisme de l'interaction hydrophobe qui est fondamentale pour la formation des membranes et le fonctionnement des processus biologiques dans notre corps. Récemment, l'eau liquide a été décrite comme un réseau aléatoire formé par des liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure, certaines liaisons hydrogènes sont détruites tandis que les molécules d'eau s'arrangent autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l'eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise la structure de cage autour des particules hydrophobes. Maintenant, la dissolution des particules devient défavorable, et les particules se séparent de l'eau en formant deux phases. A très haute température, les mouvements thermiques dans le système deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d'eau. A l'aide d'un modèle qui décrit le système en termes de restructuration dans l'eau liquide, j'ai réussi à reproduire les phénomènes physiques liés à l?hydrophobicité. J'ai démontré que les interactions hydrophobes entre plusieurs particules peuvent être exprimées dans un modèle qui prend uniquement en compte les liaisons hydrogènes entre les molécules d'eau. Encouragée par ces résultats prometteurs, j'ai inclus dans mon modèle des substances fréquemment utilisées pour stabiliser ou déstabiliser des solutions aqueuses de particules hydrophobes. J'ai réussi à reproduire les effets dûs à la présence de ces substances. De plus, j'ai pu décrire la formation de micelles par des particules amphiphiles comme des lipides dont la surface est partiellement hydrophobe et partiellement hydrophile ("hydro-phile"="aime l'eau"), ainsi que le repliement des protéines dû à l'hydrophobicité, qui garantit le fonctionnement correct des processus biologiques de notre corps. Dans mes études futures je poursuivrai l'étude des solutions aqueuses de différentes particules en utilisant les techniques acquises pendant mon travail de thèse, et en essayant de comprendre les propriétés physiques du liquide le plus important pour notre vie : l'eau.

Evaluating the Trabecular Micro-Bypass Stent Combined with Phacoemulsification Compared to Phacoemulsification Alone.

Aim: The aim of this study was to assess the effect of iStent (trabecular micro-bypass stent) implantation in combination with phacoemulsification on IOP and glaucoma medications and to compare this to the outcome of phacoemulsification alone. Patients and Methods: A retrospective consecutive comparative review was undertaken. 131 eyes with ocular hypertension and medically controlled glaucoma underwent phacoemulsification alone (n = 78 group I) or combined with gonioscopic-guided implantation of one iStent (n = 31, group II) or two iStents (n = 22, group III). Patients were assessed at postoperative weeks 1, 3 and 6, and months 3 and 6. Pre- and post-operative measures included visual acuity, IOP and glaucoma medications. Results: Post-operatively at 6 months, mean IOP decreased from 16.3 mmHg to 14.2 mmHg in group I (p < 0.01), from 16.7 mmHg to 15.1 mmHg in group II (p < 0.16) and from 17.0 to 13.8 in group III (p = 0.05). Mean glaucoma medication decreased from 1.9 to 1.6 in group I (8 %, p = 0.12), from 2.5 to 0.8 in group II (27 %, p = 0.04), and from 2.1 to 1.0 in group III (45 %, p < 0.01). Conclusions: iStent implantation resulted in similar IOP reduction to phacoemulsification alone but achieved a significantly greater reduction in glaucoma medications. This may improve compliance and quality of life, and reduce health care costs in patients with early to moderate glaucoma.

Physico-chemical characterization and oxidative reactivity evaluation of aged brake wear particles

Brake wear dust is a significant component of traffic emissions and has been linked to adverse health effects. Previous research found a strong oxidative stress response in cells exposed to freshly generated brake wear dust. We characterized aged dust collected from passenger vehicles, using microscopy and elemental analyses. Reactive oxygen species (ROS) generation was measured with acellular and cellular assays using 2′7-dichlorodihydrofluorescein dye. Microscopy analyses revealed samples to be heterogeneous particle mixtures with few nanoparticles detected. Several metals, primarily iron and copper, were identified. High oxygen concentrations suggested that the elements were oxidized. ROS were detected in the cell-free fluorescent test, while exposed cells were not dramatically activated by the concentrations used. The fact that aged brake wear samples have lower oxidative stress potential than fresh ones may relate to the highly oxidized or aged state of these particles, as well as their larger size and smaller reactive surface area.